способ сборки шарошечного долота
Классы МПК: | E21B10/20 отличающиеся съемными или регулируемыми частями, например лапами или осями |
Автор(ы): | Морозов Л.В., Ремнев В.В., Павлов М.Ю. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-06-15 публикация патента:
27.06.2002 |
Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым шарошечным долотам. Способ сборки шарошечного долота заключается в том, что предварительно собирают секции, состоящие из шарошек N типов (N>1), установленных на цапфах лап и закрепленных замковым подшипником, и затем секции соединяют между собой сваркой. Лапы и шарошки каждого типа нумеруют, в опорах лап и шарошек замеряют диаметральные и линейные размеры D, d, Dш, dш, Н, h, Нш, hш, заносят их в ЭВМ и с помощью специально разработанной программы подбирают сначала для каждого типа и номера шарошек, используемых в долоте, лапу с наименьшей разностью радиальных и линейных зазоров
R и
H, а затем для каждого долота подбирают секции с минимальными отличиями по
R и
H, где D, d - диаметры большого и малого радиальных подшипников лапы; Dш, dш - диаметры большого и малого радиальных подшипников шарошки; Н, h - расстояния от оси шариковой дорожки лапы до пяты и упорного бурта; Нш, hш - расстояния от оси шариковой дорожки шарошки до подпятника и упорного бурта. Полностью исключается случайная компоновка как отдельных секций, так и долот из этих секций. Способ сборки с оптимальной разностью зазоров в опорах и секциях долота обеспечивает практически одновременное вступление в контакт соответствующих рабочих поверхностей подшипников и более равномерное распределение контактных нагрузок, что значительно увеличивает стойкость опоры и проходку на долото. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
Формула изобретения
Способ сборки шарошечного долота, заключающийся в том, что предварительно собирают секции, состоящие из шарошек N типов (N>1), установленных на цапфах лап и закрепленных замковым подшипником, и затем секции соединяют между собой сваркой, отличающийся тем, что лапы и шарошки каждого типа нумеруют, в опорах лап и шарошек замеряют диаметральные и линейные размеры D, d, Dш, dш, Н, h, Нш, hш, заносят их в ЭВМ и с помощью специально разработанной программы подбирают сначала для каждого типа и номера шарошек, используемых в долоте, лапу с наименьшей разностью радиальных и линейных зазоров![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам. Известен способ сборки шарошечных долот со случайным подбором лап и шарошек и компоновкой долот из секций [1]. Недостатком этого способа является то, что размеры лап и шарошек подбираются случайно в пределах поля допуска. Это приводит к существенным отличиям величин зазоров как в радиальных, так и в упорных подшипниках опор, что обусловливает неодновременное вступление в контакт соответствующих рабочих поверхностей, значительное увеличение удельных нагрузок и преждевременный выход опоры из строя. Кроме того, случайная компоновка долот из секций приводит к значительным отличиям секций одного долота по качеству сборки, ограничивает ресурс долота наихудшей из подобранных секций. Известен способ сборки опор долот [2] , при котором лапы и шарошки раскладывают в порядке возрастания разности диаметров радиальных подшипников скольжения и осуществляют последовательную сборку секций в порядке убывания разности радиальных зазоров, а в случае изготовления партии долот более 50 штук лапы и шарошки сортируют по этому параметру по размерным группам и в пределах размерных групп осуществляют случайную сборку. Недостатком этого способа является то, что полностью не исключается случайная сборка секций, что снижает ее точность. Кроме того, не учитываются величины зазоров в упорных подшипниках скольжения, следствием чего является неравномерное распределение контактных нагрузок в опоре с преимущественным нагруженном радиальных подшипников. Последовательная сборка секций без учета номера шарошки (вершины) затрудняет компоновку долот из секций и не позволяет подобрать в одном долоте секции, близкие по качеству сборки. Целью настоящего изобретения является повышение стойкости опоры долота, увеличение его проходки за счет снижения максимальных контактных нагрузок на основе обеспечения более равномерного распределения нагрузок по подшипникам как в пределах опоры отдельной секции, так и по всем секциям долота. Указанная выше цель достигается тем, что при сборке шарошечного долота, включающей сборку отдельных секций из лап и шарошек и соединение секций между собой сваркой, лапы и шарошки каждого типа нумеруют, в опорах лап и шарошек замеряют диаметральные и линейные размеры D, d, Dш, dш, Н, h, Нш, hш, заносят их в ЭВМ и с помощью специально разработанной программы подбирают сначала для каждого типа и номера шарошек, используемых в долоте, лапу с наименьшей разностью радиальных и линейных зазоров![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
D, d - диаметры большого и малого радиальных подшипников лапы;
Dш, dш - диаметры большого и малого радиальных подшипников шарошки;
Н, h - расстояния от оси шариковой дорожки лапы до пяты и упорного бурта;
Нш, hш - расстояния от оси шариковой дорожки шарошки до подпятника и упорного бурта. Такая процедура сборки долот позволяет решить задачу повышения стойкости их опор и проходки путем распределения реакции забоя по возможно большему числу рабочих поверхностей подшипников опор и, таким образом, снижения максимальных удельных нагрузок в зонах контакта элементов опор. Секции долот подбирают с близкими параметрами
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
и линейных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
При существующих допусках на диаметральные и линейные размеры эти комплексные параметры изменяются в широких пределах:
разность радиальных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
разность линейных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
что не обеспечивает одновременного вступления в контакт рабочих поверхностей подшипников, приводит к перегрузке одного из них и выходу из строя опоры долота. Если
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
разность радиальных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184203/8594.gif)
разность линейных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184203/8594.gif)
Чем ближе значения разностей зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
где Dp, dp - диаметры большого и малого роликов. Описанная выше методика была проверена при сборке 30 долот диаметром 203,2 мм. На фиг.4 представлена диаграмма распределения максимальных значений разности радиальных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
1) 0
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
3) 0,04<
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
Из анализа диаграммы следует, что в 1-й диапазон попадает 19 долот (63,3%) при селективной компьютерной сборке и 10 долот (33,3%) при случайной сборке, во 2-й диапазон попадает соответственно 11 долот (36,7%) и 17 долот (56,7%), в остальных двух дипазонах долота, собранные по предлагаемой методике, отсутствуют. Отсюда следует, что качество сборки по параметру разность радиальных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
1) 0
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
3) 0,08<
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184011/8804.gif)
Из диаграммы следует, что как при селективной, так и при случайной сборке в два последних диапазона попадает 5 долот, что составляет 16,7%. В случае селективной сборки в 1-й диапазон попадает 11 долот (36,7%), во 2-й диапазон - 14 долот (46,7%), при случайной сборке в 1-й и 2-й диапазоны попадают соответственно 6 долот (20%) и 19 долот (63,4%). Следовательно качество сборки долот по параметру разность линейных зазоров
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
![способ сборки шарошечного долота, патент № 2184203](/images/patents/286/2184004/916.gif)
1. Сопин П.И., Богомолов P.M. и др. Шарошечные долота и бурильные головки: Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНефтемаш, 1990, с. 54-56. 2. Патент РФ 2140517, Е 21 В 10/22 27.10.99 г. Бюл. 30.
Класс E21B10/20 отличающиеся съемными или регулируемыми частями, например лапами или осями